清研智谈 | “智能化”在农业生产中如何发挥作用
城市人对农业的印象大多停留在“锄禾日当午，汗滴禾下土”的辛劳，抑或是“晨兴理荒秽，带月荷锄归”的悠然。然而，信息技术手段的应用已经促使农业生产发生了根本性改变，2016年“智慧农业”在中央一号文件中的正式提出，标志着农业的发展进入新阶段，互联网、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术与农业的结合，正在颠覆我们对农业的传统认知。
我国人地矛盾突出，农村人口老龄化严重，年轻劳动力外流，很多地区出现农地无人耕种的情况，传统耕作方式效率低下，化肥、农药的滥用造成严重的面源污染。因此，需要更加高效、绿色的发展方式，促进农业高质量发展。
智能化给农业发展带来了新的选项。首先，智能化使农业生产变得简单、节约，减轻了传统农业生产对人的过度依赖，减少用工投入；其次，智能化使农业生产精准、高效，依靠合理的数据指标精确控制，大大减少了投入物用量；再次，智能化使农业向市场端、消费者靠近，有效应对农业生产面临的市场问题；最后，智能化渗透农业全产业链，有效地整合农业资源，提升农业价值。
随着农业机械化的不断深入发展，智能化的优势越来越明显，并在资源整合与数据集成、生产环节智能化、农产品产后信息流三个方面发挥着重要作用。
资源整合与数据集成
资源整合，农业形成一张图
以地理信息为经济社会信息资源整合的框架，首先通过地理信息集成资源环境、农业企业、个体农户和宏观经济数据，基于地理信息、农业企业、个体农户的农田地块专业数据，将经济社会要素及其现象和过程展现在地理空间上，实现经济社会信息资源基于现实世界时空框架的整合与集成，然后采用地理信息技术实现经济社会信息资源的可视化与决策分析，建立“农业一张图”的区域信息资源整合、共享交换与应用模式。
数据集成，实现远程控制与服务
数据集成与应用
数据集成是云服务平台针对农业数据的分布式管理系统，其目的是为农业数据提供统一的接入、存储、分析、发布等管理服务，形成完整的数据服务体系，实现云平台数据共享，包括6个子系统：数据管理中心系统、数据适配系统、数据发布系统、数据存储系统、数据分析系统、中心日志系统。
数据三维虚拟展示
以农业区域三维虚拟仿真和实景数据为支撑，构建三维综合展示系统，实现农区的三维地图显示、浏览、查询功能，提供基于三维电子地图的地图书签服务、查询服务、地图标记服务等。
生产环节的智能化
生产过程管理，让数据“说话”
以乌兰察布市数字马铃薯基地为例，该基地建设了一套包含智慧农田与智慧农机模块的数字农业体系，采用“感知－分析－响应”模式，运用水肥一体化自动灌溉系统、植保无人机决策系统、作物与土壤环境可视化监测系统、物联网大数据决策平台，构建起一套遍布田间的感知网、一个整合了所有采集数据的数据中心、一套涵盖了灌溉、施肥、植保、气象信息、灾害预警、日常管理的数据支撑平台，以及一套做出自动响应或为决策者提供建议的决策中枢。
在兰陵县设施蔬菜生产实践中，采用高精度数字模拟专用环境、作物生理以及长势等传感器和分布式系统设计，精确感知作物生长环境、生理以及作物健康、果实品质等综合信息，通过温室植物健康状况调控模型，生成多参数信息耦合决策指令，智能化、自动化控制温室卷膜、通风、消毒、灌溉施肥、二氧化碳精准施肥等设备，进行作物生长环境水、肥、药的精量调节，实现温室“作物促控—环境耦合”的可视化综合控制。
装备智能，农业生产无人化
智能农机的应用给农业带来一场技术革命。农机设备连接农机信息化管理调度系统，借助卫星定位、网络地理信息系统、卫星遥感和移动通信等技术，结合AIGIS地块管理大数据，实现农机移动监控与调度管理。
多光谱遥感测绘无人机可按既定轨迹，自动进行田间信息采集与反馈，包括播种初期的发芽率及成活率，田间管理期的总体长势和病虫害等，及时为下一步管理作出反应。
农机自动驾驶仪辅助大型农业机械实现自动化，确保农机作业规范化、标准化，提高农田利用率，为未来农机的发展方向提供了指引。
农产品产后信息流
商品化处理
银川市兴庆区正在围绕蔬菜种植着手构建国家数字农业创新应用基地，为提高蔬菜商品化，在采后加工流程，基地计划研发蔬菜产后商品化处理设备，对蔬菜大小、颜色等指标进行快速、无损、自动化检测等，实现自动化清洗、自动化分级、自动化贴标、自动化包装、自动化扫码、自动化信息采集等功能。下图为一种西红柿采后一体化处理设备示意。
溯源与反馈
农产品信息在农业全产业链条中流动。仓储物流系统与大田种植信息管理系统相结合，农产品信息（从播种到采收加工全部信息）随之进入流通数据库，并附着在商品二维码上，终端消费者购买后可通过手机扫码对农产品进行溯源。农产品流通数据同时在线上进行反向传输，生产者可通过手机查询农资产品数据、管理自己的日常账目（包括进货、销货、库存、资金等）。
展 望
“十四五”时期，我国智慧农业的总目标是用电脑强化人脑、用机器替代人力、用自主替代进口，实现生产智能化、作业精准化、管理数字化和服务网络化。
智能农业的发展将在信息交互、自主决策、智能服务三大领域迎来更大的发展。
信息交互将愈加便捷。智能化设备采集、处理的数据信息需要通过显示仪展示，以便工作人员第一时间做出应对。未来农业信息的展示将会向着智慧化跨越，通过智慧农业数据可视化系统将复杂的农业数据生动地呈现，并对超限指标预警，辅助工作人员快速做出反应。智能化仪器操作起来也会更加方便，农民可以轻易地看懂生产数据，并进行远程操控。
自主决策将越发普遍。智能设备能够实时监测环境数据，并把信息反馈给处理系统，最后再由人发出正确的操作指令。未来农业将会把一部分生产环节完全交由计算机自主决策，比如智能温室依照太阳升起时间与光照强度自由开放棉被卷帘，智能水肥一体化通过监测数据自主进行浇水施肥的操作，智能农机通过智慧系统数据指令自主进入田间耕作等等。
智能服务将特别突出。农业具有其特殊性，现代农业已经从传统的“由种到收”逐渐发展成为向全方位多领域的融合，需要强大的技术支撑。未来农业将会产生更高级的智慧化服务，不局限于生产的某一环节，服务模式也会多种多样，向农业全产业链条中扩散。
撰稿 | 陈立光 清研集团园林绿地研究部研究员
编辑 | 陈泽玺
图片 | 网络